浅谈辊子堆焊材料的选择和工艺

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1、浅谈辊子堆焊材料的选择和工艺设计轧辊是轧钢生产中最重要的生产工具，主要指轧钢机的工作辊、支承辊和中间辊，工艺辊（指在轧制线上承担输送、转向、喂料、夹送、卷曲的辊子）是保证轧钢工艺条件的极其重要的常耗备件，延长辊子的使用寿命是保证产品质量和设备运行的重要因素。为了延长轧辊的寿命，降低辊耗，降低辊子的制造成本，适应现代化轧机的大型化、紧凑化、连续化、自动化、高效化的需求，轧辊厂不断的开发新型材料来满足需求，如高速钢、高镍铬、高铬铁、高铬钢、半钢、高碳半钢、碳化钨等高性能轧辊，为了降低成本，制造工艺也趋向复合方法，在复合铸造，复合

2、镶套的基础上，发展了连续浇铸复合法（CPC法）、喷射沉积法（Osprey法）、电渣焊法、热等静压法和表面堆焊的再制造技术。轧辊堆焊及辅助设备被认为是最有效的设计工具，可以根据钢厂的运行条件、产品要求、轧辊母材、轧辊性能表现等设计堆焊复合轧辊。在这方面，轧辊堆焊相比其他材料技术具有其特殊的优势。浅谈辊子堆焊材料的选择和工艺设计（2）轧辊堆焊相比其它方式所具有的的优势首先，堆焊可以在轧辊表面熔敷一定厚度的金属层，在轧辊的服役周期结束时，利用对轧辊进行修复再制造。这样做，可以延长了轧辊的整体使用寿命。其次，只要母材是可焊性尚可的材

3、质，那么就可以按工况要求来选择合适的表面堆焊材料，来设计轧辊，例如，提高轧辊表面的抗蚀性和耐磨性、抗热疲劳性能。相比其他传统材料，焊后的轧辊已经证实具有更长的使用寿命及更优越的使用性能，将确保所轧制的产品的质量具有更高的一致性，一般均可提高1～3倍的使用寿命。轧辊的母材可以根据应用要求确定合适的机械性能，使用的工作面只是堆焊的增强面，所以只要将堆焊面的材质选用抗蚀、耐磨或抗热疲劳的材料,起到了“好钢用在刀刃上”的作用，也大大降低了轧辊的制造成本。浅谈辊子堆焊材料的选择和工艺设计（3）轧辊堆焊技术是一项应用非常灵活的表面工程技

4、术，不仅适合于新辊设计复合制造，也可以用于报废辊的再制造或修复。目前常用的表面堆焊技术主要有电弧堆焊、等离子堆焊、电渣堆焊和激光熔敷。轧辊堆焊再制造中堆焊材料的选择和设计和工艺的制定是能否成功再制造的关键。堆焊技术的核心是依靠选择合适的堆焊材料和工艺，实现改变轧辊的表面性能，赋予轧辊新的功能和更长的使用寿命。为了更好的说明辊子材料的设计的技术进步过程，有必要说明一下，开始人们出于修复的目的，往往选用与母材相近的焊接材料，但性能往往不敌母材，原因是堆焊的熔敷金属相当铸造状态，远不如锻造的母材金属，所以要想获得比母材更优质的表面

5、功能材料，应该设计选用更适合于轧辊工况条件的优质合金做为堆焊材料，药芯焊丝的发明为快捷的开发新材料创造了条件，调节成分改变配比和试制已成为十分简便的事情，也是堆焊技术可以广泛的成功用于各种轧辊，通过改性强化处理，赋予轧辊特殊功能，实现轧辊性能优化，成本降低。轧辊基材的选用通常要在强度与成本之间择中，但是多数情况下，增强材因无法获得必要的表面性能而无法发挥最佳的使用性能。浅谈辊子堆焊材料的选择和工艺设计（4）在不同类型轧辊的大多数案例中，似乎仅可以解决部分问题，即：仅一项性能成功或两项性能失败，而无法全部解决所有性能需要。例如

6、，低合金钢，具有耐磨特性，但是在热循环中的整体性能不良，并且易腐蚀；工具钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢及镍合金。二十世纪八十年代，随着连铸技术的应用，使得该项目的开发转移向连铸应用。最初，该研究涉及得合金范围很广泛，性能主要关注于抗腐蚀、抗疲劳失效及耐磨方面。研究得合金包括低合金钢、工具钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢及镍合金。在不同类型轧辊的大多数案例中，似乎仅可以解决部分问题，既：仅一项性能成功或两项失败，而无法全部解决所有性能的需要。例如，低合金钢，具有耐磨特性，但是再热循环中整体性能不良，并且已腐蚀；工具钢其耐磨性能好

7、，并具有一定的耐热特性，但不能抗蚀及耐热疲劳；奥氏体不锈钢，具有良好的抗蚀特性，但相对较“软”，并且耐磨性能不好；镍合金也类似，具有一定的抗蚀特性，但是不适合热循环工况，会因热疲劳而失效。在这种仅有部分特性成功的形势下，马氏体不锈钢基质的合金材料，含有低密度的，几乎是一种逆式双相不锈钢。此类合金很好的平衡了耐热、抗蚀、耐磨等特性。浅谈辊子堆焊材料的选择和工艺设计（5）轧辊堆焊材料的选择设计的要点：堆焊材料的选择要根据被焊轧辊的母材、堆焊层的质量要求、堆焊设备条件（轧辊大小，预热和层间温度的实施条件、热处理及堆焊作业性）及成本

8、等予以综合考虑。焊材选定顺序通常如下：1、轧辊母材的可焊性，不必按通常“等强度的原则”选择满足力学性能要求要求的焊丝，首先应确定待堆焊的母材的碳含量，高碳成分的基材可以采取在基材和堆焊层之间使用缓冲层或过渡层加以改善；另外若碳含量大于1.0则视为不具有可焊性。但是，这种极端情况也可以采取增